정성균 교수팀, 고체 전해질과 양극의 열 안정성 원리 규명 전고체 배터리를 더 안정적으로 활용할 수 있는 방법을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 밝혀냈다. 2일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 정성균 교수팀은 충전된 양극과 할라이드계 고체 전해질 사이의 열 안정성에 대한 연구를 통해 그 연관성을 규명했다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 리튬이온전지는 화재와 폭발 위험성이 큰 유기 액체 전해질을 사용한다. 이런 위험성으로 인해 대체품으로 비연소성 무기 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리가 주목받았다. 무기 고체 전해질 중 하나인 황화물 고체 전해질은 차세대 전고체 배터리 개발 분야의 유망 소재로 연구되고 있으나, 고체 전해질과 전극 사이에 생기는 폭발성 분해 생성물로 열에 대한 안정성 문제가 제기됐다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 할라이드계 고체 전해질을 사용했다. 이 전해질은 황화물 고체 전해질에 비해 산화 안정성이 뛰어나 양극과 복합체를 이룰 때 주로 사용된다. 연구팀은 할라이드 고체 전해질 중 대표적으로 사용되는 LIC와 양극을 혼합한 복합체를 만들어 열 안정성 평가를 진행했다. 평가 결과 해당 복합체는 분해 반응이 시작되는 온도가 높아져
국내 연구진이 휴대용 전자기기 및 전기차 등의 리튬 이차전지 에너지 밀도를 높이고 고전압 구동 때도 안정성을 높여줄 용매를 개발했다. 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 최남순 교수팀이 울산과학기술원(UNIST) 화학과 홍성유·서울대 화학생물공학부 이규태·고려대 화공생명공학과 곽상규·경상국립대 나노·신소재공학부 이태경 교수 연구팀과 함께 4.4V의 높은 충전 전압에서 리튬 금속 전지의 효율과 에너지를 유지하는 세계 최고 수준의 전해액 조성 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 연구팀은 구동할 수 있는 상한 전압 한계가 있는 용매들과 달리 높은 충전 전압에서 안정적으로 사용할 수 있는 새로운 용매를 합성하는 데 성공, 이를 첨가제 기술과 접목해 현저하게 향상된 가역 효율(상온 200회 99.9%)을 달성했다. 가역 효율은 사이클마다 전지의 방전용량을 충전용량으로 나눠 백분율로 나타낸 값으로, 가역 효율이 높을수록 사이클마다 배터리 용량 손실이 적은 것을 의미한다. 또 이 기술은 리튬 대비 4.4V 높은 충전 전압 조건에서 다른 전해액보다 약 5% 정도 높은 75.0%의 높은 방전용량 유지율을 보였다. 연구팀이 이번에 세계 최초로 합성 및 보고한 환형 설폰아
기존 방식에서 약 20% 성능 향상 “고효율 태양전지 향한 새로운 방향 제시” 국내 연구팀이 페로브스카이트 태양전지 성능을 한층 더 발전시킬 수 있는 기술을 개발했다. UNIST 에너지화학공학과 장성연 교수팀과 고려대학교 곽상규 교수팀이 주석-납 할로겐화물 페로브스카이트 광활성층과 양자점층을 접합해 태양전지 소자의 효율을 큰 폭으로 개선할 수 있는 기술을 공동으로 개발했다. 연구팀은 결합된 소재가 접합되며 만들어진 박막층을 활용해 전지의 효율을 대폭 상승시켰다. 생성된 접합층은 내부 전기장을 강화시키고, 경계면의 결함을 대폭 감소시켜 전하의 이동 거리를 늘렸다. 전하추출의 효율을 높인 것이다. 주석-납 할로겐화물 화합물은 밴드간의 에너지 갭의 차이가 적다. 에너지 갭은 반도체 소재에서 전도띠의 하단부분과 가전자띠의 상단부분의 에너지 차이를 의미한다. 근적외선 영역대 빛까지 흡수하는 능력이 뛰어나지만, 내부결함이 많고 전하의 이동 거리가 짧아 전하를 안정적으로 추출하기 어려웠다. 연구팀은 페로브스카이트 양자점을 주석-납 페로브스카이트 층 위에 박막으로 덮어 기존의 고질적 문제를 개선했다. 주석-납 할로겐화물 페로브스카이트 박막 표면에 양자점 소재를 씌우면 양자
강석주 연구팀, 수평원심주조 방식 도입…생산 속도도 13배↑ 배터리에 사용되는 고분자 고체전해질을 대량 생산할 수 있는 방법이 나왔다. UNIST 에너지화학공학과 강석주 교수팀은 수평원심주조 방식을 도입해 기존의 용해 주조 방식의 한계를 극복하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이를 통해 고분자 고체전해질의 생산량을 혁신적으로 늘릴 수 있다는 설명이다. 연구팀은 기존 철 파이프를 제조하는 수평원심주조 방식을 변형시켰다. 고분자 용액을 주입한 뒤 수평 방향으로 회전시켜 균일한 고분자 고체전해질을 만들었다. 기존 용해 주조 방식으로 균일한 모양의 고분자 고체전해질을 만들 수 없었던 것과는 상반된다. 수평원심주조 방식으로 제조한 고분자 고체전해질은 기존 방식으로 제작한 것에 비해 원재료 손실률이 거의 없다. 균일하게 제작 가능해 경제성과 효용성이 높을 뿐만 아니라 우수한 전기화학적 성능까지 보여줬다. 강석주 교수는 “기존 철 파이프를 제조할 때 사용하는 방식을 응용했다”며 “균일한 고성능 고체전해질을 대량생산까지 할 수 있는 방식”이라고 설명했다. 개발된 기술은 13배 빠른 속도로 고분자 고체전해질을 생산할 수 있다. 고분자 용액을 건조하고 진공열처리까지 하던 기존 방
구강희 교수팀 "스마트 도료·고분자 입자 분야 응용 가능" 나노 구조의 변화를 통해 실시간으로 색이나 모양을 나타낼 수 있는 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. 29일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 구강희 교수팀은 자연 현상을 모방해 블록공중합체를 이용한 광결정 구조를 큰 면적에서 자기조립화하는 기술을 만들었다. 블록공중합체는 두 개 이상의 다른 단량체가 블록 보양으로 공유결합한 형태를 말한다. 연구팀은 액체 방울 안에서 서로 섞이지 않는 액체와 블록공중합체를 활용해 상 분리(하나의 상을 형성하고 있는 물질계가 두 상으로 갈라지는 현상)를 촉진했다. 외부 조작 없이 자발적으로 조직화하는 블록공중합체의 자기조립을 통해 결함이 없는 수백 개의 광결정 구조를 만들어 냈다고 연구팀은 설명했다. 개발된 기술은 기존 방식과 달리 내부 나노 구조를 이용해 색을 만들어 내는데, 빛이 퇴색하지 않으면서 선명하고 지속 가능하다. 또 대면적으로 패턴화할 수 있어 디스플레이 기술에 적용할 수 있는 가능성도 크게 향상됐다. 이 기술은 외부 환경 변화에 따라 입자 내부에 형성되는 미세구조 크기를 바꿀 수 있는 고분자를 이용한다. 상태가 바뀌어도 본래대로 돌아갈
오는 20~27일 캐나다 밴쿠버서 열리는 AAAI 연례 정기학회서 공개 AAAI(Association for Advancement of AI)에서 UNIST의 연구성과 4건이 채택됐다. AAAI는 인공지능 분야 글로벌 권위 학회로, 이번에 채택된 연구성과는 20일(현지시각)부터 캐나다 밴쿠버에서 8일간 열리는 38회 연례 정기학회에서 공개된다. 알려진 데 따르면, 이번 정기학회에서는 사상 최대 규모인 1만 2천 편 이상의 논문이 전 세계에 제출됐으며, 이 중 약 23%인 2342편 만이 채택됐다. UNIST의 성과는 각각 심재영, 주경돈, 한승렬, 김지수 교수팀에서 나왔다. 심재영 교수팀은 가상 데이터를 인공지능 학습에 활용하는 컴퓨터 비전 기술을 개발했다. 인공지능이 CCTV 등 영상을 분석해 범죄자, 실종자 등 특정 인물을 자동으로 찾아내기 위해서는 방대한 영상 데이터 학습이 필요한데, 가상 데이터를 사용함으로써 데이터 라벨링 비용과 초상권 침해 문제를 획기적으로 줄일 수 있다. 가상현실, 게임 등을 더 생생하게 즐길 수 있는 인공지능 기술도 채택됐다. 주경돈 교수팀은 가상현실에서 사람 간의 3차원 상호작용을 정밀하게 만드는 인공지능 기술을 소개한다. 포
액화수소보다 밀도 2배 높은 수소 저장 효율 달성…Nature Chemistry 게재 미래 에너지원인 수소를 더 효율적으로 저장할 수 있는 가능성을 열어주는 연구가 나왔다. 수소를 고밀도로 저장해 수소 에너지 사용의 효율과 경제성을 높일 수 있을 것으로 기대된다. UNIST 화학과 오현철 교수가 보통의 대기압에서도 수소를 고밀도로 저장할 수 있는 나노다공성 수소화붕소마그네슘 구조(Mg(BH4)2)를 보고했다. 수소를 저장하거나 운송하는데 문제가 되는 낮은 수소 저장용량을 고밀도 흡착기술로 개선해 ‘대용량 수소 저장’이 가능하다는 설명이다. 오현철 교수는 “개발된 소재는 기존의 수소 저장 방법과 달리 많은 양의 수소를 안전하고 효율적으로 저장할 수 있는 잠재력을 가지고 있다”고 밝혔다. 미래 연료로 주목받고 있는 수소는 분자 간의 상호작용이 매우 약해 실제 사용을 위한 대용량 저장은 어려운 상황이다. 같은 부피에 압력을 700기압까지 크게 높여주거나 온도를 –253도까지 낮춰 대용량 저장이 가능하나 효율이 충분하지 않았다. 연구팀은 이미 수소를 함유한 고체 수소화붕소((BH4)2)와 금속 양이온 마그네슘(Mg+)으로 나노다공성 복합 수소화물인 수소화붕소마그네슘
"대면적 광전극 세계 최고 효율 달성…2030년 이전 상용화 기대" 그린수소 생산을 위해 크기를 1만배 키운 광전극 모듈을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. 6일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 이재성, 장지욱, 석상일 교수와 탄소중립대학원 임한권 교수 공동 연구팀은 높은 효율과 내구성을 갖춘 대규모 그린수소 생산 기술을 개발했다. 연구팀은 특히 페로브스카이트 광전극 크기를 1만배 키워 실용 가능성을 높였다. 태양광 수소 기술은 태양에너지로 물을 분해해 수소를 얻는 이상적인 그린수소 생산 기술이다. 연구팀은 해당 기술의 실용화를 위해서는 실험실 소형 장치에서 크기를 키우는 '스케일업'(scale-up)이 필요하다고 보고, 광전극 소재로 효율이 높고 비교적 값이 싼 페로브스카이트를 채택했다. 그러나 페로브스카이트 태양전지는 태양광에 포함된 자외선과 공기 중 수분에 대한 안정성이 떨어진다는 단점이 있었다. 이에 연구팀은 페로브스카이트의 양이온으로 기존 메틸암모늄 대신 포름아미디늄을 사용해 자외선에도 안정적인 페로브스카이트를 제조했다. 또 물과의 접촉면을 니켈 포일로 완전히 봉인해 물속에서도 안정성을 유지하도록 만들었다. 일반적으로 연구개발용 광전
UNIST·한양대 공동연구팀, 유기 전극의 용출 억제하는 전해질 개발 유기 전극 기반 배터리의 수명을 늘릴 수 있는 방법이 개발됐다. 유기 전극 기반 배터리의 상용화를 앞당기고 관련 후속 연구에 기초가 될 것으로 기대된다. UNIST 에너지화학공학과 곽원진 교수팀이 한양대 기계공학과 최준명 교수팀과 공동으로 “유기 전극의 장점을 유지하면서 획기적으로 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 전해질”을 개발했다고 밝혔다. 개발된 전해질은 유기 전극 활물질이 전해질로 녹아서 나오는 용출을 효과적으로 억제했다. 전극과 전해질의 계면 안정화를 유도해 전지의 수명 또한 늘렸다. 친환경적인 유기 전극 소재는 현재 리튬이온배터리에 활용되는 전이금속 기반 무기 전극 소재들을 대체하기 위한 차세대 전극으로 연구되고 있다. 하지만 전해질 안에서 발생하는 용출로 인해 전지의 수명이 짧아진다는 치명적 단점을 가진다. 곽원진 교수는 “기존에는 유기 전극 소재의 고분자화를 이용해 용출을 억제했지만 용량이나 출력에서 손해가 있었다”며 “본 연구는 전해질을 통해 제어하기 때문에 고분자화와 달리 용량의 손실이 없고 손쉽게 적용할 수 있는 접근법”이라고 설명했다. 개발된 전해질은 공용매를 첨가해 용
양자점의 리간드 교환법 개선해 효율 경신…장기간 보관해도 효율 유지 UNIST 에너지화학공학과 장성연 교수팀이 안정성이 우수한 유기양이온기반 페로브스카이트(이하 유기계 페로브스카이트) 양자점을 합성하고, 태양전지용 광활성 박막의 내부 결함을 억제하는 새로운 리간드 치환 기술을 개발했다. 장성연 교수는 “개발된 기술을 바탕으로 양자점 태양전지의 효율 18.1%를 달성했다”며 “이는 현재까지 미국 재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory, NREL)에서 공인한 양자점 태양전지 중 세계 최고 효율”이라고 설명했다. 지난해 나노기술의 핵심소재인 양자점을 발견하고 발전시킨 과학자 3인이 노벨화학상을 수상할 만큼 관련 분야에 대한 관심도가 높아지고 있다. 양자점은 수십 나노미터 내외의 매우 작은 반도체 결정으로 입자의 크기에 따라 광전기 특성을 조절할 수 있다. 특히 페로브스카이트 양자점은 우수한 광전기적 특성을 가진다. 상기판 위에서 성장시키는 과정 없이 용매에 뿌리거나 바르는 공정을 통해 태양전지를 제조할 수 있다. 이로 인해 제조 환경에 구애받지 않고 비교적 단순한 방식으로 일정한 품질을 낼 수 있게 된다. 그러나 실제 양
정부가 첨단 산업 특성화 대학원을 반도체·배터리·바이오 분야에 걸쳐 총 11곳으로 확대한다. 산업통상자원부는 오는 25일 '첨단 산업 특성화 대학원 지원 사업' 공고를 한다고 24일 밝혔다. 신규 공모 대상은 반도체 3개교, 배터리 3개교, 디스플레이 1개교, 바이오 1개교 등 모두 8곳이다. 산업부는 작년 한국과학기술원(KAIST), 울산과학기술원(UNIST), 성균관대 3곳을 반도체 특성화 대학원으로 지정한 바 있어 올해 지정까지 이뤄지면 첨단 산업 특성화 대학원이 11곳으로 늘어나게 된다. 국가첨단전략산업법을 근거로 지정되는 특성화 대학원은 정부가 국가 첨단 산업을 이끌 석·박사 전문 인력의 배출 규모를 확대하고 질적 수준을 높이기 위해 지정·지원하는 기관이다. 선정된 기관은 연구 장비 등 교육 환경 구축, 교육 과정 개발·운영, 기업과 연계한 산학 프로젝트 추진비 등을 연간 약 30억 원씩, 5년에 걸쳐 총 150억 원가량 지원받는다. 신청 기한은 3월 14일까지다. 산업부는 신청 대학의 역량, 대학원 운영 계획, 산학 협력 활성화 계획, 파급 효과 등을 평가해 지원 대상을 선정한다. 산업부는 "올해부터 첨단 산업 특화 단지 입주 기업과의 산학 프로젝
값비싼 백금∙이리듐 촉매 대체 가능해…Advanced Materials 게재 그린 수소를 더 값싸고 친환경적으로 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 값비싼 귀금속 촉매를 대체한 기술로, 탄소중립 사회에 한 발짝 다가설 수 있을 것으로 기대된다. UNIST 에너지화학공학과 류정기 교수와 KAIST 신소재공학과 서동화 교수 공동연구팀이 높은 효율과 안정성을 가진 고순도의 그린수소 생산용 이기능성(Bifunctional) 수전해 촉매를 개발했다. 개발된 촉매는 부식성 강한 산성의 환경에서도 장시간 사용이 가능하다. 루테늄과 실리콘, 텅스텐(RuSiW)을 기반으로 만들어 기존의 백금(Pt) 혹은 이리듐(Ir) 촉매에 비해 저렴하다. 온실가스 배출량도 1/4 이하로 낮아 친환경적이다. 수전해는 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 기술이다. 수소를 생산하는 과정에서 탄소 배출 없이 친환경적인 수소를 생산할 수 있어 탄소중립 사회를 위한 차세대 기술로 꼽힌다. 연구팀은 산성에서 안정적인 백금이나 이리듐과 같은 귀금속 전해질을 대체할 물질을 연구했다. 루테늄은 생산 가격이 상대적으로 저렴하고, 백금이나 이리듐보다 각각 1/7, 1/4 낮은 온실가스를 배출해 친환경적인 금속으로
그린 수소 생산 기술에 응용… Advanced Energy Materials 게재 페로브스카이트 태양전지의 안정성을 향상시킬 수 있는 기술이 개발됐다. 높은 효율로 장시간 구동 가능해 페로브스카이트 태양전지 상용화와 그린 수소 생산 기술에도 도움이 될 것으로 보인다. UNIST 에너지화학공학과 장성연·류정기·장지욱 교수팀과 고려대학교 곽상규 교수팀은 높은 안정성과 효율을 가진 주석-납 할로겐화합물 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 밝혔다. 공동 연구팀은 주석-납 할로겐화물 페로브스카이트 활성층과 금속 전극 사이에 특수 설계된 음극 중간층을 삽입했다. 태양전지 소자의 안정성과 효율을 동시에 향상하는 획기적인 기술이라는 평가다. 장성연 교수는 “개발된 태양전지를 광전극으로 활용해 고효율의 그린 수소를 생산할 수 있는 광전기 화학 소자의 새로운 구조를 제시했다”고 설명했다. 금속 할로겐화물 페로브스카이트는 빛 에너지를 받아 전자를 방출하는 ‘광전자’ 특성이 우수해 태양 에너지 응용 분야에서 유망한 재료로 꼽힌다. 특히 혼합 주석-납 할로겐화물 페로브스카이트(TLHP)는 가시광선에서 근적외선 영역까지 태양광 흡수가 가능해 고효율 태양전지 개발에 중요한 소재지만,
AI 혁신파크 사업성과 소개 및 협력 강화하기 위해 마련돼 UNIST가 인공지능(AI)으로 동남권 지역 산업의 혁신을 일으키기 위해 노력해 온 성과를 공유하는 자리를 가졌다. UNIST는 19일(화) ‘인공지능 혁신의 날’ 행사를 UNIST 108동에서 개최했다. 이번 행사는 UNIST가 2021년부터 출범해 운영 중인 AI 혁신파크의 사업성과를 소개하고 협력을 강화하기 위해 마련됐다. 동남권 지역 기업대표, 연구기관과 대학교수, 학생, 울산시 관계자 등 200여 명이 현장 참석해 성황을 이뤘다. 이채권 울산광역시 미래전략 본부장은 축사를 통해 “AI 혁신파크가 많은 사업을 발굴하고 좋은 결실을 맺어줘서 감사하다”며 “앞으로도 지역기업이 디지털 전환을 통해 경쟁력을 높이는 발판이 돼 달라”고 당부했다. 행사에서는 제조업과 바이오메디컬 등 분야에서 AI를 활용해 기업의 실전 문제를 해결한 성과가 소개됐다. 이 성과들은 AI 노바투스 아카데미아의 PBL 실습 과정에서 나온 것이다. 재직자 교육 프로그램인 AI 노바투스 아카데미아는 지난 3년간 울산과 경남지역 155개 기업 281명의 수료생을 배출했다. 또한, 아카데미아의 PBL 실습에서 83건의 산업 현장 적용
UNIST 등 공동 연구팀, 6G 통신용 THz 나노공진기 개발…물리 기반 AI로 나노공진기 최적화 UNIST 등 공동 연구진이 6G 통신용 주파수의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대되는 기술을 개발했다. 빛이나 적외선과 같은 테라헤르츠(THz) 전자기파를 3만 배 이상 증폭시킬 수 있는 기술이다. UNIST 물리학과 박형렬 교수팀은 미국 테네시대학교 이준수 교수팀, 미국 오크리지 국립 연구소 윤미나 교수팀과 함께 6G 통신용 THz 나노공진기의 최적화 기술을 개발했다. 슈퍼컴퓨터로도 오래 걸리던 작업을 물리 이론 모델 기반의 AI 학습으로 개인 컴퓨터에서도 쉽게 설계 가능하도록 만들었다. 연구팀은 THz 전자기파 투과 실험으로 새로 개발한 나노공진기의 효율을 분석했다. 일반 전자기파가 만드는 전기장과 비교했을 때, 3만 배 이상 증폭된 전기장을 발생시킬 수 있었다. 이는 지금까지 학계에 보고된 THz 나노공진기에 비해 300% 이상 효율이 향상된 결과다. 지금까지는 광 시뮬레이션과 AI를 합해 최적의 설계법을 찾아내는 ‘AI 역설계 기술’이 사용됐다. 주로 가시광이나 적외선 영역에서 작동하는 광소자 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 소자를 설계했다. 박형
상호명(명칭) : (주)첨단 | 등록번호 : 서울,자00420 | 등록일자 : 2013년05월15일 | 제호 :헬로티(helloT) | 발행인 : 이종춘 | 편집인 : 김진희 |
본점 : 서울시 마포구 양화로 127, 3층, 지점 : 경기도 파주시 심학산로 10, 3층 | 발행일자 : 2012년 4월1일 | 청소년보호책임자 : 김유활 | 대표이사 : 이준원 | 사업자등록번호 : 118-81-03520 | 전화 : 02-3142-4151 | 팩스 : 02-338-3453 | 통신판매번호 : 제 2013-서울마포-1032호
copyright(c) HelloT all right reserved
UPDATE: 2024년 04월 18일 19시 58분
